2.2. Связь конструкции фундамента с грунтовыми условиями
Очевидно, что на конструкцию фундамента оказывают влияние инженерно–геологические и гидрогеологические условия, выбранная глубина заложения фундамента, наличие смежных строений.
Рассмотрим, как и в какой степени проявляются эти влияния.
2.2.1. Инженерно–геологические и гидрогеологические условия
Они характеризуются типом грунта, расположением пластов и уровнем грунтовых вод. Пласты грунта могут располагаться по трем основным схемам.
Схема 1
Грунт сложен одним или несколькими слоями надежных грунтов, которые способны нести большую нагрузку (рис. 37, а) . Эту схему можно считать наиболее распространенной. Глубина заложения фундамента принимается минимальной, рассчитанной из условия промерзания грунта и конструктивных особенностей сооружения.
Рис. 37. Схемы расположения пластов грунта: А – схема 1; Б – схема 2; В – схема 3; 1 – надежный грунт; 2 – слабый грунт
– На скалистых и крупнообломочных грунтах фундамент можно не заглублять: достаточно выровнять поверхность, удалить фрагменты плодородного слоя и выветренные слабые фракции грунта.
– На гравелистых и крупнозернистых песках глубина заложения фундамента может быть около 0,3 м.
– На песке средней крупности глубина заложения фундамента – около 0,3…0,5 м.
– На пылеватых и мелких песках , на супеси, суглинке и глине глубина заложения фундамента зависит от влажности грунта и глубины его промерзания.
При уровне грунтовых вод ниже 2 м глубины промерзания глубина заложения фундамента – не менее 0,5 м.
При уровне грунтовых вод ниже глубины промерзания не более чем на 2 м глубина заложения фундамента – не менее 0,7 м.
При уровне грунтовых вод меньше глубины промерзания глубина заложения фундамента – не менее глубины промерзания.
Схема 2
Сверху расположен грунт со слабой несущей способностью, а снизу – грунт с высокой несущей способностью (рис. 37, б). Глубина заложения фундамента и его конструкция зависят от мощности и толщины слоя слабых грунтов, а также – от веса конструкции здания и схемы выбранного фундамента:
– с опорой на надежный грунт (рис. 38, а);
– с опорой на слабый грунт при снижении действующего на него давления (рис. 38, б, в);
– свайный фундамент (рис. 38, г);
– замена слабого грунта на песчаную (гравийную) подушку (рис. 32, д);
– закрепление слабого грунта (рис. 38, е).
Рис. 38. Варианты устройства фундаментов при расположении пластов грунта по схеме 2: 1 – сильный грунт; 2 – слабый грунт
Схема 3
Слабонесущий грунт располагается между прочными грунтами (рис. 37, в). Предлагается следующие конструкции фундамента:
Рис. 39. Варианты устройства фундаментов при расположении пластов грунта по схеме 3: 1 – сильный грунт; 2 – слабый грунт
– с опорой на верхний прочный слой при развитой подошве фундамента (рис. 39, а);
– свайный фундамент (рис. 39, б);
– с опорой на щебеночную подсыпку (рис. 39, в);
– замена слабого грунта на песчаную подушку (рис. 39, г);
– закрепление слабого грунта (рис. 39, д).
–
Схема 4
Один из вариантов создания фундамента, где под торфяным грунтом (толщина слоя – до 1,2 м) находится слабонесущий слой плывуна большой толщины. Если забивка свай до несущего грунта невозможна, то фундамент с увеличенной площадью подошвы опирают на сам плывун (рис. 40). Вес строения желательно ограничить. Здесь учитывают свойство плывуна снижать свою подвижность в замкнутом ограниченном объеме.
Рис. 40. Устройство фундамента на торфе с плывуном: А – установка опалубки; Б – создание опоры; В – опора с лентой–ростверком; 1 – торф; 2 – плывун; 3 – опалубка; 4 – бетон; 5 – арматура; 6 – асбоцементная труба; 7 – лента–ростверк; 8 – опора
Заглубленный фундамент создается с применением погружной несъемной щитовой опалубки, исключающей заполнение скважины плывуном. Вариант создания опоры на плывуне предусматривает использование асбоцементной или щитовой трубы, образующей вертикальную часть опоры.
После создания опоры выполняется обратная засыпка существующим грунтом.
2.2.2. Особенности возводимого и смежного сооружений
Определенную роль в выборе фундамента оказывает наличие около будущего здания ранее возведенного смежного сооружения. Главное в этом – не дать грунту–основанию под существующим домом просесть. Это обеспечивается следующими способами.
– Подошву нового фундамента располагают выше, чем у существующего сооружения (рис. 41, а).
– Подошвы фундаментов обеих строений располагают на одном уровне и на некотором расстоянии друг от друга (рис. 41, б).
– Подошва нового фундамента располагается ниже подошвы существующего строения (рис. 41, в) . Уклон линии, соединяющей подошвы смежных фундаментов, не должен быть больше 1: 2 или не должен превышать 30°.
– При близком расположении фундаментов грунт закрепляют внедрением в него разделительных шпунтов (рис. 41, г).
Рис. 41. Схемы устройства фундаментов смежных строений: А – подошва выше чем у смежного строения; Б – подошва обоих фундаментов на одном уровне; В – подошва ниже чем у смежного строения; Г – подошва – вблизи и на одном уровне со смежным строением; 1 – существующий фундамент; 2 – новый фундамент; 3 – разделительный шпунт
Если не учитывать фундамент существующего строения, то близко расположенный котлован для фундамента нового строения может стать причиной разрушения (рис. 42).
Рис. 42. Котлован вблизи дома – причина разрушения фундамента
Из городской жизни.
Строительство домов около существующих строений – достаточно распространенное явление в жизни крупных мегаполисов. Высокая себестоимость жилья в обжитых районах – веская причина такого внедрения крупных застройщиков. В отдельных случаях в стенах некоторых домов, наиболее близких к строительной площадке, возникают трещины закритических размеров, отваливается штукатурка, разрушаются магистрали водоснабжения, отопления и канализации. Ослабление несущей способности грунта и вибрации от строительных машин и механизмов приводят существующие строения в аварийное состояние.
Если предполагается возводить сооружение около уникального строения, то этот факт может сказаться не только на выборе фундамента и глубины его заложения, но и, возможно, поставит под вопрос реальность выполнения строительства в такой близости от архитектурного шедевра.
– При устройстве ленточного фундамента на склоне высоту уступов делают около 0,5…0,6 м, а длину уступов – не менее 1…1,2 м (рис. 43). Ступени подошвы фундамента можно выполнить и более крупными. Если же они будут слишком "мелкими", то грунт может сгладить их, и строение соскользнет вниз.
Рис. 43. Ступенчатая подошва под ленточным фундаментом на склоне
– Если предполагается соединить фундамент и стены основного и смежного с ним строений, то это можно выполнить только после возведения стен, и лучше – после весны, после того, как в грунте пройдет состояние наименьшей несущей способности (рис. 44).
Рис. 44. Соединение смежных строений по этапам: А – выпуск арматуры из основного строения; Б – создание фундамента смежного строения; В – возведение стен смежного строения; Г – бетонирование соединения строений; 1 – фундамент основного строения; 2 – арматура; 3 – фундамент смежного строения; 4 – стены смежного строения; 5 – бетон
2.2.3. Способ производства работ при рытье котлована и возведении фундамента
Если технологией возведения фундамента предусмотрено рытье котлована, то фундамент желательно закладывать выше уровня грунтовых вод. Это позволит сохранить структуру фунта под основание и избежать лишних хлопот, связанных с организацией водоотвода. Этим можно существенно сократить сроки строительства. Если же по проекту дно котлована находится ниже уровня грунтовых вод, то без устройства дренажа здесь не обойтись.
2.2.4. Иные факторы, влияющие на глубину закладки фундамента
– При строительстве на пучинистых грунтах в домах с постоянным проживанием грунт под домом зимой прогревается, и расчетную глубину промерзания в зоне жилого дома можно уменьшить на 15…20%.
– С уменьшением габаритов дома (в плане) глубина заложения фундамента может быть уменьшена, т. к. при малых габаритах дома (меньше 6x6 м) неравномерность деформаций грунта по периметру снижается.
– Для домов со стенами малой жесткости (бревенчатый, брусовой, щитовой…), допускающими определенный уровень деформаций, глубина заложения фундамента может быть уменьшена.
2.2.5. Фундамент по технологии ТИСЭ
При создании столбчатого или столбчато–ленточного фундамента с использованием фундаментного бура ТИСЭ–Ф многие застройщики "на всякий случай" бурят глубже, неоправданно усложняя себе работу. На этот счет хотелось бы поделиться следующими соображениями.
Дело в том, что грунт–основание, испытывающее высокое давление непосредственно под опорой, сильно уплотняется весом дома; частички грунта смещаются, максимально сближаются и ориентируются в том положении, при котором грунт приобретает наибольшую плотность. А, как известно, степень пучинистости грунта тем меньше, чем меньше пор в грунте. Именно поэтому слой грунта толщиной 0,3…0,5 м непосредственно под опорой можно рассматривать как слабопучинистый грунт, как продолжение самой опоры (рис. 45 и рис. 25, б).
Такой подход к назначению глубины заложения фундамента полезен при расчетной глубине промерзания 1,8…2,2 м или при наличии иных ограничений, не позволяющих бурить скважину ниже глубины промерзания.
Внимание!
Мелкозаглубленный ленточный фундамент, у которого площадь подошвы относительно большая, не создает высокую степень уплотнения грунта под собой и на подобное уменьшение глубины заложения претендовать не может (рис. 25, а).
Рис. 45. Естественное уплотнение грунта под фундаментной опорой
Определившись с тем, как влияют грунтовые условия на выбор конструкции фундамента, следует более подробно остановиться на особенностях устройства фундаментов разной глубины заложения. Оценка преимуществ и недостатков, свойственных той или иной разновидности фундамента, поможет застройщику принять правильное решение в этом сложном и ответственном вопросе.